Cada gota de agua de mar contiene miles de células que pueden revelar la diversidad de vida en nuestro océano. Usando un laboratorio robótico autónomo y un vehículo submarino autónomo, Los científicos e ingenieros de MBARI están desarrollando técnicas de recolección avanzadas que algún día podrían simplificar el trabajo de los biólogos y administradores de recursos.

Un estudio reciente confirma que las muestras de ADN ambiental (eDNA) recolectadas de forma autónoma son equivalentes a las muestras recolectadas por personas que utilizan métodos tradicionales, métodos manuales. eDNA se refiere a todo el ADN que se puede extraer de una muestra ambiental, incluso de una miríada de microorganismos y animales más grandes a través de partículas de piel, moco, y desperdicio que derramaron.

Un creciente cuerpo de investigación indica que los estudios de vida silvestre que utilizan análisis de eDNA pueden ser tan (o más) precisos que simplemente usar métodos tradicionales. Como tal, Las evaluaciones de eDNA parecen ofrecer un medio muy prometedor y rentable para monitorear la biodiversidad, que presenta una propuesta atractiva para investigadores y administradores de recursos que estudian los ecosistemas oceánicos.

La investigación anterior en este campo se ha centrado en aspectos específicos de muestreo, como los tipos de filtros que se utilizan para concentrar el eDNA de muestras de agua o los métodos para analizar e interpretar las señales de eDNA que se encuentran dentro de esas muestras. Sigue siendo un gran desafío comprender cómo los investigadores pueden aplicar técnicas analíticas de eDNA en grandes extensiones de océano o durante largos períodos de tiempo. En el presente, Los estudios de eDNA en mar abierto requieren mucho tiempo de envío, que es caro, Laborioso, y limitante.

Para abordar esos problemas, los autores del nuevo estudio utilizaron una nueva generación del Procesador de Muestras Ambientales (ESP) de MBARI y lo emparejaron con el vehículo submarino autónomo de largo alcance de MBARI (LRAUV).

El ESP es un laboratorio robótico compacto que automatiza la recolección y procesamiento de muestras de agua. La versión utilizada en este estudio puede adquirir hasta 60 muestras. El LRAUV lleva el instrumento, lo que le permite moverse libremente en el océano durante días o semanas desde la superficie hasta 300 metros (984 pies) de profundidad mientras recolecta muestras en ciertos momentos o bajo condiciones ambientales específicas. El resultado:un sistema que permite la recolección de eDNA en el mar sin presencia humana en el campo.

"La fusión de la robótica, El análisis de ADN y las operaciones marinas conducirán a una transformación en la forma en que hacemos las ciencias oceánicas y este trabajo de eDNA es solo el comienzo. "dijo Jim Birch, quien supervisa el grupo MBARI que desarrolló el ESP.

El objetivo de los investigadores era comparar la capacidad del ESP para recolectar muestras automáticamente en relación con los protocolos establecidos que se basan en manos humanas. Las muestras para estas pruebas provienen de la exhibición del bosque de algas en el acuario de la bahía de Monterey y de la propia bahía de Monterey.

El estudio analizó el ADN de organismos pequeños como microbios y fitoplancton, así como de animales más grandes como el krill y las anchoas. El equipo también probó la efectividad del ESP para preservar las muestras de ADN que permanecen a bordo del LRAUV mientras está en el mar.

"El primer paso para 'confiar' en las colecciones robóticas es demostrar que dan resultados equivalentes a los métodos tradicionales. Este trabajo es una confirmación emocionante de ese primer paso crítico, "Dijo Birch.

Para las muestras recolectadas y conservadas automáticamente, las concentraciones de eDNA fueron casi iguales a las recolectadas por métodos manuales tanto para los microbios más pequeños y el fitoplancton como para el krill y las anchoas más grandes. Las muestras de eDNA conservadas con ESP no mostraron diferencias en la concentración de ninguno de los organismos analizados durante un período de 21 días:el período de tiempo que el LRAUV puede estar desplegado y lejos de la costa.

"El LRAUV es un enfoque ágil para la evaluación de ecosistemas. El instrumento se puede implementar de día o de noche y con mal tiempo, permitiendo una respuesta rápida a los eventos, "dijo Kelly Goodwin, coautor del estudio de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). "Porque un gran, no se requiere barco caro, las muestras se pueden recolectar con más frecuencia. Una mejor cobertura de la muestra podría ayudar a los modelos y pronósticos, que ayudan a mantener seguras las aguas y los mariscos y ayudan a mantener los servicios que recibimos del océano, como pescar ".

La capacidad de recolectar ADN de una manera más rentable (y eficaz en el tiempo) tiene el potencial de revolucionar la forma en que enfocamos las ciencias oceánicas y el monitoreo de ecosistemas. Desde estudios de remolinos en mar abierto hasta ríos y lagos, automated sample collection and analytical systems offer opportunities for furthering our understanding of ocean processes, as well as tracking managed, invasive, or harmful species.

"This study demonstrates the ability to collect eDNA samples autonomously to make observations of complex biological processes at fine-scale temporal and spatial resolutions that are not possible to accomplish today using conventional sampling methods, " concluded MBARI Research Specialist Kevan Yamahara.